南海浅层经向翻转环流的结构特征及其形成机制

The meridional overturning circulation (MOC), expressed as the vertical cumulative integral of zonally integrated meridional flow, is part of a complex global circulation. MOC is the main carrier of the meridional water masses and heat transport of the world ocean and therefore has potentially important global climatic significance. Our research focus on the South China Sea shallow MOC (SCS SMOC), which plays an important role in the local climate. The spatial characteristics of the SCS SMOC are depicted and its summer and winter modes are examined based on the data assimilation products. By the dynamical decomposing method, the key factors of Ekman pumping, subduction, and upwelling are analyzed and the dynamical and thermodynamical mechanisms are detected. The influence of the Luzon strait water exchange upon the SCS SMOC is explored. Moreover, our research intend to understand the contribution of the SCS SMOC to the heat redistribution in the South China Sea.

经向翻转环流是海洋中一种垂向和经向的流动，是全球大洋环流系统的重要组成部分。它所涉及的水体输送和热量输送，能够导致全球海洋热量的再分配，影响全球海洋的热结构，从而影响全球气候。而南海浅层经向翻转环流的研究则具有重要的局地气候意义。基于海洋再分析资料产品，给出南海浅层经向翻转环流的空间结构、及其夏季模态和冬季模态特征。以理论研究与数值试验相结合的方式，探讨南海浅层经向翻转环流的形成机制，分析Ekman抽吸、潜沉和上升流等对南海浅层经向翻转环流形成的贡献作用，确定夏、冬季不同模态中的主控因子，阐明吕宋海峡水交换对南海浅层经向翻转环流的影响作用。进一步，揭示南海浅层经向翻转环流对南海热量再分配的调控作用。

经向翻转环流能够导致全球海洋热量的再分配，影响全球海洋的热结构，从而影响全球气候。而南海浅层经向翻转环流的研究则具有重要的局地气候意义。在气候态年平均时间尺度下，南海400米以上存在着一个明显的顺时针的经向翻转环流结构。它由南海北部的下沉支，次表层的南向流动，10°N左右的上升支以及表层向北返回的流动构成，强度约为1 Sv。南海浅层经向翻转环流的空间结构具有显著的季节性。冬季的SMOC为顺时针结构，并且覆盖了南海内部的大部分区域；夏季的SMOC为逆时针结构，其范围被限制在南海的南部区域。对于冬季顺时针的SMOC而言，其表层分支是由向北的Ekman输送形成，其下沉分支是由发生在南海北部的潜沉驱动，其南向运动分支是由温跃层中潜沉水体的向南运动形成，其上升分支可以用由于温跃层从西北到东南逐渐变浅而产生的水体上升运动来解释。冬季SMOC的首要驱动机制是潜沉，并且其结构的形成不依赖于通过吕宋海峡的入流。对于夏季逆时针的SMOC而言，其表层分支由向南的Ekman输送驱动，其下沉分支的形成可以归因于卡里曼丹岛北部的水体下沉，其北向运动分支是由南海南部反气旋式环流所对应的向北的西边界流形成，其上升流分支是由越南沿岸显著的夏季上升流形成。夏季SMOC的首要驱动机制是南越南沿岸的上升流，夏季风的作用在四个分支中都有体现。